Luftschadstoffvorhersagen unter Verwendung von Satellitenprodukten

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1 Für Mensch & Umwelt Luftschadstoffvorhersagen unter Verwendung von Satellitenprodukten Ute Dauert Fachgebiet II 4.2 Beurteilung der Luftqualität

2 Luftschadstoffprognosen bisher in Deutschland ausschließlich Ozonprognose 72 h Punktvorhersagen Interpolation für Deutschland 1-Stunden-Maximumprognose 8-Stunden-Maximumprognose Prognose Schwellenwertüberschreitung Methodik basierend auf einer statistischen Vorhersage in mehreren Stufen => funktioniert seit nicht mehr! Alternative(n)??? 2

3 Luftschadstoffvorhersagen: Alternativen Quelle: Johannes Flemming, ECMWF 3

4 Quelle: Johannes Flemming, ECMWF 4

5 Luftschadstoffprognosen künftig (Copernicus Atmosphere Monitoring Service - CAMS) CAMS Ensemble-Vorhersagen stündliche Prognosen verschiedener Schadstoffe (z.b. PM 10, NO 2, O 3 ) bis zu 96 Stunden 7 Chemie Transport Modelle 15 km horizontale Auflösung Datendownload im GRIB2- oder NetCDF- Format Wie gut ist die CAMS-Vorhersage für Deutschland? Quelle: ate=last&calculationmodel=ensemble&species=o3&level=sfc&offset=000/ 5

6 Seit April 2017: tagesaktuelle Information der Öffentlichkeit (Ozonprognosen) 6

7 Evaluierung der CAMS-Prognose - Ozon FALLSTUDIEN SOMMER 2016 Verteilung der Ozonkonzentration (Fläche=Modell, Punkte=Messung) Korrektur ist notwendig h h h 7

8 3.2 Nachbearbeitung Ozon-Prognose FALLSTUDIEN SOMMER 2016 Verteilung der Ozonkonzentration (Fläche=Modell, Punkte=Messung) h h h Ohne Korrektur Mit Korrektur 8

9 Evaluierung der CAMS- Prognose Feinstaub (PM10) 9

10 Evaluierung PM 10 -Prognose 24. Januar 2017 PM 10 -Tagesmittelwerte Messwerte, welche in die Fläche interpoliert wurden CAMS-Vorhersage (Tagesmittelwert aus1h-werten gebildet) Modell unterschätzt sehr stark die PM 10 -Konzentration Vor allem im Süddeutschland war die Vorhersage schlecht ABER Es lässt sich ein Muster erkennen. Am 24. Januar 2017 ist dieses gut ausgeprägt! 10

11 Nachbearbeitung PM 10 -Prognose Modell ohne Korrektur Korrektur der PM 10 -Daten vom 24. Januar :00 Korrektur-Faktor Modell mit Korrektur 11

12 Nachbearbeitung PM 10 -Prognose Messwerte wurden in die Fläche interpoliert CAMS Vorhersage mit Korrektur 12

13 Nachbearbeitung PM 10 -Prognose Ergebnisse stationsbezogen PM 10 in µg / m 3 Berechnung Korrekturfaktor Berechnung Korrekturfaktor DEBB007 vorstädt. Hin. <100m DEBY009 städtische Hin. <300m Messung Modell Modell korrigiert (3 Tage) Berechnung Korrekturfaktor Berechnung Korrekturfaktor DEMV026 ländliche Hin. <100m DEBY039 städtische Hin. <600m 13

14 Nachbearbeitung PM 10 -Prognose Tagesmittelwerte an der Station DEBY009-Bamberg TMW_Messung TMW_Modell TMW_Modell_kor µg/m

15 Weitere Nutzungsmöglichkeiten von Satellitendaten und -produkten zu grobe Auflösung zu geringe Datenlage zu wenige Überflüge ohne Wolken aktuell nicht geeignet PM 10 - Jahresmittelwert [µg/m³] aus Statellitendaten, Quelle DLR Anforderungen an Sentinel 5 höhere Auflösung mehr Überflüge Wolkenproblem? Aber: aus Statellitendaten ist Unterscheidung möglich: Saharastaub Vulkanasche oder Abgasfahnen von Vulkanen (z.b. SO 2 ) Staub aus Waldbränden geeignet für Analyse von PM 10 -Episoden, natürliche Quellen als Überschreitungsgrund von Grenzwerten, etc. 15

16 Wächter unserer Atmosphäre: Umweltsatellit Sentinel-5P ist im All Sentinel-5P lifted off on a Rockot from the Plesetsk Cosmodrome in northern Russia at 09:27 GMT (11:27 CEST) on 13 October Credits: ESA Sentinel-5P ist Teil der Copernicus-Satellitenflotte, die bis 2030 mit am Ende 20 Satelliten ein in Qualität und Quantität weltweit einzigartiges Umweltüberwachungsprogramm aufbauen soll. Sentinel-5P beobachtet insbesondere klima- und gesundheitsschädliche Spurengase. Deutschland beteiligt sich federführend am Copernicus-Programm. Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Erdbeobachtung, Klimawandel, Luftqualität, Nachhaltigkeit 16

17 Ausblick Evaluierung der CAMS Prognosen (Ensemble) auch für NO 2 Evaluierung einzelner CAMS Modelle z.b. für PM 10 Forschungsvorhaben zur Korrektur der CAMS-Prognosen und zum operationellen Betrieb am UBA (Fokus zunächst auf Ozon, möglicherweise Erweiterung um PM 10 und NO 2 ) Kooperation mit DWD zur Korrektur der CAMS Prognosen mit MOS Analyse der Nutzbarkeit der Sentinel 5P Daten Entwicklung einer App zur Luftqualität (Testversion bereits vorhanden, Veröffentlichung im Frühjahr 2018 ios und Android) 17

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ute Dauert / Hier steht der Veranstaltungstitel in 12 Punkt 18